Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело. Часть I пылевзрывобезопасность горных выработок при ведении горных работ. Учебно-методичес

Значение показателя степени измельчения угля l при эталонном режиме разрушения определяется по графику на рисунке  1.4.

λ

0,3

0,2

0,1

Рисунок  1.4 – График для определения показателя степени измельчения угля

Варианты заданий представлены в таблице  1.2.

Таблица  1.2 – Варианты заданий

11

Пример решения

Полученную пробу угля взвешиваем на весах. Масса пробы равна 30,87 г.

Пробу просеиваем через сита с квадратными отверстиями размером 0,5; 1; 2; 3,15; 5; 10 мм.

Взвешиваем просеянные частицы угля, отдельно с поддона и с каждого сита. Фиксируем значения (таблица  1.3).

Таблица  1.3 – Результат просева частиц угля

Рассчитываем процентный выход подрешеточного продукта. Для сит с квадратными отверстиями размером 0,5 мм подрешеточным продуктом являются частицы угля в поддоне; для сит 1 мм – соответственно частицы на поддоне и на сите 0,5 мм и т.д.

Данные по подрешеточному выходу частиц вносим в таблицу  1.4.

Таблица  1.4 – Выход подрешеточного продукта

Далее на координатную сетку наносим полученные значения суммарного выхода подрешеточного продукта в соответствии с фракцией подрешеточного продукта (рисунок  1.5).

12

Рисунок  1.5 – Номограмма для определения значений показателя способности угля к измельчению

Определяем угол наклона к оси абсцисс прямой, проведенной через нанесенные точки. Тангенс угла a = 45° равен величине m, tan45° = 1, m = 1.

По графику на рисунке  1.4 определяем показатель степени измельчения угля (рисунок  1.6).

Он равен l = 0,0375.

По формуле  1.2 определяем содержание в разрушенном угле частиц размером менее 70 мкм:

aпл =100 1−exp(−l0,07m ) =100 1−exp(−0,0375 0,071 ) = =100 1−exp(−0,002625) =100 [1−0,9974]=0,26 %.

13

0,0375

Рисунок  1.6 – Номограмма для определения показателя степени измельчения угля

Всоответствии с вариантом мощность пласта H = 0,5 м, по графику на рисунке  1.1 определяем KН = 0,48.

Всоответствии с вариантом температура пласта равна –1 °С, по графику на рисунке  1.2 определяем KТ =1,15.

Всоответствии с вариантом коэффициент, учитываю-

щий средневзвешенное значение влажности угля, KВ = 0,75. По формуле  1.1 определяем удельное пылевыделение:

qпл =150 aпл KВ KН KТ =150 0,26 0,75 0,48 1,15 =16,146, г/т.

Вывод

В рамках лабораторной работы был произведен рассев пробы угля для получения значений суммарного выхода подрешеточного продукта. Графическим путем по полученным данным был определен показатель способности угля к измельчению m = 1. По графику на рисунке  1.4 определен показатель степени измельчения угля l = 0,0375. Рассчитано содержание в разрушенном угле частиц размером менее 70 мкм апл = 0,26 %. Определено удельное пылевыделение qпл = 16,146 г/т.

Требуемый комплекс средств борьбы с пылью, а также оценка эффективности их применения должны быть выбраны с учетом значения удельного пылевыделения qпл = 16,146 г/т.

14

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №  2 Определение количества инертной пыли для осланцевания горных выработок

Цель работы – изучение способов и средств предупреждения взрывов угольной пыли, аппаратуры и методики определения концентрационных пределов взрывчатости угольной пыли.

Студент должен знать:

влияние зольности, выхода летучих веществ и концентрации пыли в воздухе на взрывчатые свойства пыли;

устройство прибора для контроля осланцевания ПКО-

1М.

Теоретическое введение

Взрыв угольной пыли имеет следующие особенности:

взрыв пылевого облака зависит от степени дисперсности пыли, ее способности к агрегации, содержания влаги, размеров пространства, мощности источников воспламенения;

химический состав пыли обусловливает выход летучих веществ, которые принимают участие во взрыве;

взрыву предшествует накопление тепла в результате реакции окисления газообразных веществ;

облако угольной пыли способно самозаряжаться электричеством вследствие трения пылинок друг о друга, а при благоприятных условиях разряжаться с появлением искр, которые могут воспламенять пыль;

при взрыве угольной пыли образуется большое количество окиси углерода (СО), а при взрыве метана – преимуще-

ственно углекислый газ (СО2).

Установлено, что нижний предел взрывчатости сильновзрывчатой пыли 11–15 г/м3, а при содержании метана 2,5 % он понижается до 3–5 г/м3. Для слабовзрывчатой пыли нижний предел взрывчатости – 50 г/м3. Верхний предел взрывчатости угольной пыли – 400 г/м3.

15

Взрывчатость угольной пыли существенно снижается при выходе летучих веществ менее 15 % и зольности 20–30 %. При выходе летучих веществ более 15 % влияние естественной зольности на степень взрывчатости пыли снижается. При выходе летучих веществ более 30 % естественная зольность не оказывает влияния на взрывчатость угольной пыли.

Мероприятия по борьбе с взрывами угольной пыли подразделяют на три группы.

1  Мероприятия, препятствующие образованию пыли и пылевого облака, к ним относят:

использование машин, обеспечивающих минимальное пылеобразование при добычи угля;

предварительное увлажнение пластов;

орошение мест пылеобразования и осевшей пыли;

периодическая очистка от пыли горных выработок (3–4 раза в год);

расположение скиповых подъемов в стволах с исходящей струей;

расположение сортировочных и обогатительных фабрик таким образом, чтобы пыль не заносилась в шахты.

2  Мероприятия, препятствующие появлению источников воспламенения пыли:

применение предохранительных ВВ и средств взрывания, электровзрывания, взрывобезопасного электрооборудования, предохранительных шахтных светильников;

запрещение открытого огня и курения.

3  Мероприятия по локализации и подавлению взрывов

пыли:

осланцевание выработок;

применение сланцевых заслонов.

Осланцевание выработок – искусственное повышение зольности отложившейся в выработках пыли путем добавления стандартной инертной пыли. Инертная пыль не должна слеживаться, поглощать влагу, содержать свободной окиси кремния > 10 % при выходе летучих < 5 %.

На отечественных шахтах наибольшее применение находит инертная пыль, приготовленная из известняка и гли-

16

нистого сланца. Осланцеванию подвергается поверхность всех откаточных и вентиляционных выработок. Чтобы выработка была покрыта сплошным слоем инертной пыли, расход ее должен быть не менее 1 кг на 1 м3 выработки. Осланцевание выработок производится вручную и механизировано. Механизированное осланцевание позволяет более равномерно покрывать выработку инертной пылью при значительно меньших затратах труда.

В местах наиболее интенсивного отложения угольной пыли целесообразно устанавливать минимально допустимые сроки повторного осланцевания. Например, участки вентиляционных штреков, примыкающих к лаве на протяжении 50 м, рекомендуется осланцовывать не реже одного раза в сутки. Сланцевые заслоны представляют собой ряд полок, расположенных поперек выработки у ее кровли, на которых размещается инертная пыль. Сланцевые заслоны подразделяют на основные и вспомогательные, стационарные и передвижные. Количество инертной пыли для сланцевого заслона в соответствии с Инструкцией по локализации и предупреждению взрывов пылегазовоздушных смесей в угольных шахтах, пункт  14 [2] определяется из расчета 400 кг на 1 м2 площади поперечного сечения выработки в месте установки заслона.

Масса инертной пыли (кг) в заслоне определяется из выражения

где S – площадь поперечного сечения выработки в свету, м2.

Количество пыли (кг), которое может быть помещено на одной полке, определяется из выражения

где a – ширина полки, мм; l – длина полки, мм; r – плотность инертной пыли, кг/м3; aот – угол естественного откоса инертной пыли, aот = 35°.

17

Число полок nп для размещения инертной пыли рассчитывается по формуле

п q

Согласно Инструкции [2], сланцевые заслоны устанавливаются на прямолинейных участках на расстоянии 30–300 м от забоев подготовительных или очистных выработок. Длина заслона принимается равной не менее 20 м.

На шахтах предусматривается контроль осланцевания выработок, который заключается в проведении испытаний проб осевшей пыли на взрывчатость. Данные исследования можно проводить с помощью прибора ПКО-1М.

Прибор ПКО-1М (рисунок  2.1) представляет собой кварцевую трубку длиной 400 мм и диаметром 50 мм с устройством для подачи в нее пыли. В испытательной трубке расположена спираль накаливания из нихромовой проволоки. В конце трубки имеется диафрагма для уменьшения скорости движения воздуха при подаче пыли на спираль. На трубке нанесены деления для определения длины пламени взрыва.

Устройство для подачи пыли состоит из цилиндра с поршнем, приводимым в движение пружиной при нажатии кнопки. Прибор снабжен двумя индикаторными лампами для контроля температуры спирали. Одна лампа зажигается при температуре 1150 °C, а другая, когда температура превышает эту величину. Взрывчатость осланцованной угольной пыли устанавливается по воспламеняемости ее при продувании над спиралью, нагретой до 1150 °С.

Основным показателем взрывчатости угольной пыли является длина пламени lп, образующегося при горении угольной пыли (смеси), находящейся во взвешенном состоянии в кварцевой трубке.

Угольная пыль считается невзрывчатой, если в пяти последовательных опытах пламя отсутствует. Если же пламя образуется хотя бы в одном из пяти опытов, пыль считается взрывчатой.

18

Рисунок  2.1 – Схема прибора ПКО-1М: 1 – диафрагма; 2 – подставка; 3 – кварцевая трубка; 4 – основание; 5 – спираль для воспламенения; 6 – контрольные лампы; 7 – воронка; 8 – устройство для подачи пыли; 9 – поршень податчика пыли; 10 – кронштейн для передвиже-

ния податчика пыли

Требования безопасности при работе с прибором ПКО-1М

Перед включением прибора ПКО-01М студент обязан:

проверить величину подключаемого к прибору напряжения (должно быть 36 В);

следить за не превышением подаваемой в прибор разовой навески взрывчатой пыли 0,5 г;

подключить прибор ПКО-01М к электрической сети в присутствии преподавателя.

При производстве замеров длины пламени, образующегося при горении угольной пыли, студент обязан:

проводить опыты после прогрева прибора в течение

2 мин;

следить за сохранностью изоляции мест соединения электрических проводников.

Запрещается:

работать с прибором при двух горящих индикаторных лампах;

касаться кварцевой трубки при производстве замеров;

брать отсчеты на приборе с расстояния менее 0,5 м от кварцевой трубки;

совмещать на одном столе замеры на приборе КПО-01М и другие операции, связанные с выполнением настоящей работы.

19

После выполнения работы студент обязан:

отключить прибор ПКО-01М от электрической сети;

очистить кварцевую трубку от пыли и копоти;

убрать рабочее место.

Как было отмечено выше на шахтах производится контроль осланцевания выработок путем испытания проб осевшей пыли на взрывчатость.

Испытание осевшей пыли на взрывчатость производится ответственным лицом пылевентиляционной службы при помощи прибора ПКО-1М.

Для испытания на взрывчатость отбирают пробы осланцованной угольной пыли в специальные боксы.

Перед испытанием пробу пыли помещают в сушильный шкаф, предварительно разравняв ее, и выдерживают в течение 20–30 мин при температуре +120 °C. После просушки проба пыли просеивается через сито с ячейкой 0,25×0,25 мм, и она готова к испытанию на взрывчатость.

Оборудование и материалы для проведения лабораторной работы

1  Прибор контроля осланцевания ПКО-1М. 2  Автотрансформатор типа ЛАТР.

3  Электронные весы.

4  Угольная и сланцевая пыль.

Порядок выполнения работы/пример решения

Приготовить или взять у преподавателя две навески угольной пыли массой А = 0,5 г каждая и одну навеску инертной пыли Б = 0,1 г.

Подключить прибор ПКО-1М к электрической сети через ЛАТР, указатель которого установлен на 36 В (обязательно присутствие преподавателя). Время нагрева спирали до рабочей температуры 1150 °С – 3 мин. За это время достигается равенство количества тепла, поступающего в трубку прибора от спирали, и тепла, излучаемого в окружающую среду.

20